mm/slab_common.c

   1 /*
   2  * Slab allocator functions that are independent of the allocator strategy
   3  *
   4  * (C) 2012 Christoph Lameter <cl@linux.com>
   5  */
   6 #include <linux/slab.h>
   7
   8 #include <linux/mm.h>
   9 #include <linux/poison.h>
  10 #include <linux/interrupt.h>
  11 #include <linux/memory.h>
  12 #include <linux/compiler.h>
  13 #include <linux/module.h>
  14 #include <linux/cpu.h>
  15 #include <linux/uaccess.h>
  16 #include <linux/seq_file.h>
  17 #include <linux/proc_fs.h>
  18 #include <asm/cacheflush.h>
  19 #include <asm/tlbflush.h>
  20 #include <asm/page.h>
  21 #include <linux/memcontrol.h>
  22
  23 #define CREATE_TRACE_POINTS
  24 #include <trace/events/kmem.h>
  25
  26 #include "slab.h"
  27
  28 enum slab_state slab_state;
  29 LIST_HEAD(slab_caches);
  30 DEFINE_MUTEX(slab_mutex);
  31 struct kmem_cache *kmem_cache;
  32
  33 /*
  34  * Set of flags that will prevent slab merging
  35  */
  36 #define SLAB_NEVER_MERGE (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER | \
  37                 SLAB_TRACE | SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_NOLEAKTRACE | \
  38                 SLAB_FAILSLAB | SLAB_KASAN)
  39
  40 #define SLAB_MERGE_SAME (SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_CACHE_DMA | \
  41                          SLAB_NOTRACK | SLAB_ACCOUNT)
  42
  43 /*
  44  * Merge control. If this is set then no merging of slab caches will occur.
  45  * (Could be removed. This was introduced to pacify the merge skeptics.)
  46  */
  47 static int slab_nomerge;
  48
  49 static int __init setup_slab_nomerge(char *str)
  50 {
  51         slab_nomerge = 1;
  52         return 1;
  53 }
  54
  55 #ifdef CONFIG_SLUB
  56 __setup_param("slub_nomerge", slub_nomerge, setup_slab_nomerge, 0);
  57 #endif
  58
  59 __setup("slab_nomerge", setup_slab_nomerge);
  60
  61 /*
  62  * Determine the size of a slab object
  63  */
  64 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *s)
  65 {
  66         return s->object_size;
  67 }
  68 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
  69
  70 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
  71 static int kmem_cache_sanity_check(const char *name, size_t size)
  72 {
  73         struct kmem_cache *s = NULL;
  74
  75         if (!name || in_interrupt() || size < sizeof(void *) ||
  76                 size > KMALLOC_MAX_SIZE) {
  77                 pr_err("kmem_cache_create(%s) integrity check failed\n", name);
  78                 return -EINVAL;
  79         }
  80
  81         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
  82                 char tmp;
  83                 int res;
  84
  85                 /*
  86                  * This happens when the module gets unloaded and doesn't
  87                  * destroy its slab cache and no-one else reuses the vmalloc
  88                  * area of the module.  Print a warning.
  89                  */
  90                 res = probe_kernel_address(s->name, tmp);
  91                 if (res) {
  92                         pr_err("Slab cache with size %d has lost its name\n",
  93                                s->object_size);
  94                         continue;
  95                 }
  96         }
  97
  98         WARN_ON(strchr(name, ' '));     /* It confuses parsers */
  99         return 0;
 100 }
 101 #else
 102 static inline int kmem_cache_sanity_check(const char *name, size_t size)
 103 {
 104         return 0;
 105 }
 106 #endif
 107
 108 void __kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *s, size_t nr, void **p)
 109 {
 110         size_t i;
 111
 112         for (i = 0; i < nr; i++) {
 113                 if (s)
 114                         kmem_cache_free(s, p[i]);
 115                 else
 116                         kfree(p[i]);
 117         }
 118 }
 119
 120 int __kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t nr,
 121                                                                 void **p)
 122 {
 123         size_t i;
 124
 125         for (i = 0; i < nr; i++) {
 126                 void *x = p[i] = kmem_cache_alloc(s, flags);
 127                 if (!x) {
 128                         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
 129                         return 0;
 130                 }
 131         }
 132         return i;
 133 }
 134
 135 #if defined(CONFIG_MEMCG) && !defined(CONFIG_SLOB)
 136 void slab_init_memcg_params(struct kmem_cache *s)
 137 {
 138         s->memcg_params.is_root_cache = true;
 139         INIT_LIST_HEAD(&s->memcg_params.list);
 140         RCU_INIT_POINTER(s->memcg_params.memcg_caches, NULL);
 141 }
 142
 143 static int init_memcg_params(struct kmem_cache *s,
 144                 struct mem_cgroup *memcg, struct kmem_cache *root_cache)
 145 {
 146         struct memcg_cache_array *arr;
 147
 148         if (memcg) {
 149                 s->memcg_params.is_root_cache = false;
 150                 s->memcg_params.memcg = memcg;
 151                 s->memcg_params.root_cache = root_cache;
 152                 return 0;
 153         }
 154
 155         slab_init_memcg_params(s);
 156
 157         if (!memcg_nr_cache_ids)
 158                 return 0;
 159
 160         arr = kzalloc(sizeof(struct memcg_cache_array) +
 161                       memcg_nr_cache_ids * sizeof(void *),
 162                       GFP_KERNEL);
 163         if (!arr)
 164                 return -ENOMEM;
 165
 166         RCU_INIT_POINTER(s->memcg_params.memcg_caches, arr);
 167         return 0;
 168 }
 169
 170 static void destroy_memcg_params(struct kmem_cache *s)
 171 {
 172         if (is_root_cache(s))
 173                 kfree(rcu_access_pointer(s->memcg_params.memcg_caches));
 174 }
 175
 176 static int update_memcg_params(struct kmem_cache *s, int new_array_size)
 177 {
 178         struct memcg_cache_array *old, *new;
 179
 180         if (!is_root_cache(s))
 181                 return 0;
 182
 183         new = kzalloc(sizeof(struct memcg_cache_array) +
 184                       new_array_size * sizeof(void *), GFP_KERNEL);
 185         if (!new)
 186                 return -ENOMEM;
 187
 188         old = rcu_dereference_protected(s->memcg_params.memcg_caches,
 189                                         lockdep_is_held(&slab_mutex));
 190         if (old)
 191                 memcpy(new->entries, old->entries,
 192                        memcg_nr_cache_ids * sizeof(void *));
 193
 194         rcu_assign_pointer(s->memcg_params.memcg_caches, new);
 195         if (old)
 196                 kfree_rcu(old, rcu);
 197         return 0;
 198 }
 199
 200 int memcg_update_all_caches(int num_memcgs)
 201 {
 202         struct kmem_cache *s;
 203         int ret = 0;
 204
 205         mutex_lock(&slab_mutex);
 206         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
 207                 ret = update_memcg_params(s, num_memcgs);
 208                 /*
 209                  * Instead of freeing the memory, we'll just leave the caches
 210                  * up to this point in an updated state.
 211                  */
 212                 if (ret)
 213                         break;
 214         }
 215         mutex_unlock(&slab_mutex);
 216         return ret;
 217 }
 218 #else
 219 static inline int init_memcg_params(struct kmem_cache *s,
 220                 struct mem_cgroup *memcg, struct kmem_cache *root_cache)
 221 {
 222         return 0;
 223 }
 224
 225 static inline void destroy_memcg_params(struct kmem_cache *s)
 226 {
 227 }
 228 #endif /* CONFIG_MEMCG && !CONFIG_SLOB */
 229
 230 /*
 231  * Find a mergeable slab cache
 232  */
 233 int slab_unmergeable(struct kmem_cache *s)
 234 {
 235         if (slab_nomerge || (s->flags & SLAB_NEVER_MERGE))
 236                 return 1;
 237
 238         if (!is_root_cache(s))
 239                 return 1;
 240
 241         if (s->ctor)
 242                 return 1;
 243
 244         /*
 245          * We may have set a slab to be unmergeable during bootstrap.
 246          */
 247         if (s->refcount < 0)
 248                 return 1;
 249
 250         return 0;
 251 }
 252
 253 struct kmem_cache *find_mergeable(size_t size, size_t align,
 254                 unsigned long flags, const char *name, void (*ctor)(void *))
 255 {
 256         struct kmem_cache *s;
 257
 258         if (slab_nomerge)
 259                 return NULL;
 260
 261         if (ctor)
 262                 return NULL;
 263
 264         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
 265         align = calculate_alignment(flags, align, size);
 266         size = ALIGN(size, align);
 267         flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, NULL);
 268
 269         if (flags & SLAB_NEVER_MERGE)
 270                 return NULL;
 271
 272         list_for_each_entry_reverse(s, &slab_caches, list) {
 273                 if (slab_unmergeable(s))
 274                         continue;
 275
 276                 if (size > s->size)
 277                         continue;
 278
 279                 if ((flags & SLAB_MERGE_SAME) != (s->flags & SLAB_MERGE_SAME))
 280                         continue;
 281                 /*
 282                  * Check if alignment is compatible.
 283                  * Courtesy of Adrian Drzewiecki
 284                  */
 285                 if ((s->size & ~(align - 1)) != s->size)
 286                         continue;
 287
 288                 if (s->size - size >= sizeof(void *))
 289                         continue;
 290
 291                 if (IS_ENABLED(CONFIG_SLAB) && align &&
 292                         (align > s->align || s->align % align))
 293                         continue;
 294
 295                 return s;
 296         }
 297         return NULL;
 298 }
 299
 300 /*
 301  * Figure out what the alignment of the objects will be given a set of
 302  * flags, a user specified alignment and the size of the objects.
 303  */
 304 unsigned long calculate_alignment(unsigned long flags,
 305                 unsigned long align, unsigned long size)
 306 {
 307         /*
 308          * If the user wants hardware cache aligned objects then follow that
 309          * suggestion if the object is sufficiently large.
 310          *
 311          * The hardware cache alignment cannot override the specified
 312          * alignment though. If that is greater then use it.
 313          */
 314         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
 315                 unsigned long ralign = cache_line_size();
 316                 while (size <= ralign / 2)
 317                         ralign /= 2;
 318                 align = max(align, ralign);
 319         }
 320
 321         if (align < ARCH_SLAB_MINALIGN)
 322                 align = ARCH_SLAB_MINALIGN;
 323
 324         return ALIGN(align, sizeof(void *));
 325 }
 326
 327 static struct kmem_cache *create_cache(const char *name,
 328                 size_t object_size, size_t size, size_t align,
 329                 unsigned long flags, void (*ctor)(void *),
 330                 struct mem_cgroup *memcg, struct kmem_cache *root_cache)
 331 {
 332         struct kmem_cache *s;
 333         int err;
 334
 335         err = -ENOMEM;
 336         s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_KERNEL);
 337         if (!s)
 338                 goto out;
 339
 340         s->name = name;
 341         s->object_size = object_size;
 342         s->size = size;
 343         s->align = align;
 344         s->ctor = ctor;
 345
 346         err = init_memcg_params(s, memcg, root_cache);
 347         if (err)
 348                 goto out_free_cache;
 349
 350         err = __kmem_cache_create(s, flags);
 351         if (err)
 352                 goto out_free_cache;
 353
 354         s->refcount = 1;
 355         list_add(&s->list, &slab_caches);
 356 out:
 357         if (err)
 358                 return ERR_PTR(err);
 359         return s;
 360
 361 out_free_cache:
 362         destroy_memcg_params(s);
 363         kmem_cache_free(kmem_cache, s);
 364         goto out;
 365 }
 366
 367 /*
 368  * kmem_cache_create - Create a cache.
 369  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
 370  * @size: The size of objects to be created in this cache.
 371  * @align: The required alignment for the objects.
 372  * @flags: SLAB flags
 373  * @ctor: A constructor for the objects.
 374  *
 375  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
 376  * Cannot be called within a interrupt, but can be interrupted.
 377  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
 378  *
 379  * The flags are
 380  *
 381  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
 382  * to catch references to uninitialised memory.
 383  *
 384  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
 385  * for buffer overruns.
 386  *
 387  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
 388  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
 389  * as davem.
 390  */
 391 struct kmem_cache *
 392 kmem_cache_create(const char *name, size_t size, size_t align,
 393                   unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
 394 {
 395         struct kmem_cache *s = NULL;
 396         const char *cache_name;
 397         int err;
 398
 399         get_online_cpus();
 400         get_online_mems();
 401         memcg_get_cache_ids();
 402
 403         mutex_lock(&slab_mutex);
 404
 405         err = kmem_cache_sanity_check(name, size);
 406         if (err) {
 407                 goto out_unlock;
 408         }
 409
 410         /* Refuse requests with allocator specific flags */
 411         if (flags & ~SLAB_FLAGS_PERMITTED) {
 412                 err = -EINVAL;
 413                 goto out_unlock;
 414         }
 415
 416         /*
 417          * Some allocators will constraint the set of valid flags to a subset
 418          * of all flags. We expect them to define CACHE_CREATE_MASK in this
 419          * case, and we'll just provide them with a sanitized version of the
 420          * passed flags.
 421          */
 422         flags &= CACHE_CREATE_MASK;
 423
 424         s = __kmem_cache_alias(name, size, align, flags, ctor);
 425         if (s)
 426                 goto out_unlock;
 427
 428         cache_name = kstrdup_const(name, GFP_KERNEL);
 429         if (!cache_name) {
 430                 err = -ENOMEM;
 431                 goto out_unlock;
 432         }
 433
 434         s = create_cache(cache_name, size, size,
 435                          calculate_alignment(flags, align, size),
 436                          flags, ctor, NULL, NULL);
 437         if (IS_ERR(s)) {
 438                 err = PTR_ERR(s);
 439                 kfree_const(cache_name);
 440         }
 441
 442 out_unlock:
 443         mutex_unlock(&slab_mutex);
 444
 445         memcg_put_cache_ids();
 446         put_online_mems();
 447         put_online_cpus();
 448
 449         if (err) {
 450                 if (flags & SLAB_PANIC)
 451                         panic("kmem_cache_create: Failed to create slab '%s'. Error %d\n",
 452                                 name, err);
 453                 else {
 454                         pr_warn("kmem_cache_create(%s) failed with error %d\n",
 455                                 name, err);
 456                         dump_stack();
 457                 }
 458                 return NULL;
 459         }
 460         return s;
 461 }
 462 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
 463
 464 static int shutdown_cache(struct kmem_cache *s,
 465                 struct list_head *release, bool *need_rcu_barrier)
 466 {
 467         if (__kmem_cache_shutdown(s) != 0)
 468                 return -EBUSY;
 469
 470         if (s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
 471                 *need_rcu_barrier = true;
 472
 473         list_move(&s->list, release);
 474         return 0;
 475 }
 476
 477 static void release_caches(struct list_head *release, bool need_rcu_barrier)
 478 {
 479         struct kmem_cache *s, *s2;
 480
 481         if (need_rcu_barrier)
 482                 rcu_barrier();
 483
 484         list_for_each_entry_safe(s, s2, release, list) {
 485 #ifdef SLAB_SUPPORTS_SYSFS
 486                 sysfs_slab_remove(s);
 487 #else
 488                 slab_kmem_cache_release(s);
 489 #endif
 490         }
 491 }
 492
 493 #if defined(CONFIG_MEMCG) && !defined(CONFIG_SLOB)
 494 /*
 495  * memcg_create_kmem_cache - Create a cache for a memory cgroup.
 496  * @memcg: The memory cgroup the new cache is for.
 497  * @root_cache: The parent of the new cache.
 498  *
 499  * This function attempts to create a kmem cache that will serve allocation
 500  * requests going from @memcg to @root_cache. The new cache inherits properties
 501  * from its parent.
 502  */
 503 void memcg_create_kmem_cache(struct mem_cgroup *memcg,
 504                              struct kmem_cache *root_cache)
 505 {
 506         static char memcg_name_buf[NAME_MAX + 1]; /* protected by slab_mutex */
 507         struct cgroup_subsys_state *css = &memcg->css;
 508         struct memcg_cache_array *arr;
 509         struct kmem_cache *s = NULL;
 510         char *cache_name;
 511         int idx;
 512
 513         get_online_cpus();
 514         get_online_mems();
 515
 516         mutex_lock(&slab_mutex);
 517
 518         /*
 519          * The memory cgroup could have been offlined while the cache
 520          * creation work was pending.
 521          */
 522         if (memcg->kmem_state != KMEM_ONLINE)
 523                 goto out_unlock;
 524
 525         idx = memcg_cache_id(memcg);
 526         arr = rcu_dereference_protected(root_cache->memcg_params.memcg_caches,
 527                                         lockdep_is_held(&slab_mutex));
 528
 529         /*
 530          * Since per-memcg caches are created asynchronously on first
 531          * allocation (see memcg_kmem_get_cache()), several threads can try to
 532          * create the same cache, but only one of them may succeed.
 533          */
 534         if (arr->entries[idx])
 535                 goto out_unlock;
 536
 537         cgroup_name(css->cgroup, memcg_name_buf, sizeof(memcg_name_buf));
 538         cache_name = kasprintf(GFP_KERNEL, "%s(%llu:%s)", root_cache->name,
 539                                css->serial_nr, memcg_name_buf);
 540         if (!cache_name)
 541                 goto out_unlock;
 542
 543         s = create_cache(cache_name, root_cache->object_size,
 544                          root_cache->size, root_cache->align,
 545                          root_cache->flags & CACHE_CREATE_MASK,
 546                          root_cache->ctor, memcg, root_cache);
 547         /*
 548          * If we could not create a memcg cache, do not complain, because
 549          * that's not critical at all as we can always proceed with the root
 550          * cache.
 551          */
 552         if (IS_ERR(s)) {
 553                 kfree(cache_name);
 554                 goto out_unlock;
 555         }
 556
 557         list_add(&s->memcg_params.list, &root_cache->memcg_params.list);
 558
 559         /*
 560          * Since readers won't lock (see cache_from_memcg_idx()), we need a
 561          * barrier here to ensure nobody will see the kmem_cache partially
 562          * initialized.
 563          */
 564         smp_wmb();
 565         arr->entries[idx] = s;
 566
 567 out_unlock:
 568         mutex_unlock(&slab_mutex);
 569
 570         put_online_mems();
 571         put_online_cpus();
 572 }
 573
 574 void memcg_deactivate_kmem_caches(struct mem_cgroup *memcg)
 575 {
 576         int idx;
 577         struct memcg_cache_array *arr;
 578         struct kmem_cache *s, *c;
 579
 580         idx = memcg_cache_id(memcg);
 581
 582         get_online_cpus();
 583         get_online_mems();
 584
 585 #ifdef CONFIG_SLUB
 586         /*
 587          * In case of SLUB, we need to disable empty slab caching to
 588          * avoid pinning the offline memory cgroup by freeable kmem
 589          * pages charged to it. SLAB doesn't need this, as it
 590          * periodically purges unused slabs.
 591          */
 592         mutex_lock(&slab_mutex);
 593         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
 594                 c = is_root_cache(s) ? cache_from_memcg_idx(s, idx) : NULL;
 595                 if (c) {
 596                         c->cpu_partial = 0;
 597                         c->min_partial = 0;
 598                 }
 599         }
 600         mutex_unlock(&slab_mutex);
 601         /*
 602          * kmem_cache->cpu_partial is checked locklessly (see
 603          * put_cpu_partial()). Make sure the change is visible.
 604          */
 605         synchronize_sched();
 606 #endif
 607
 608         mutex_lock(&slab_mutex);
 609         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
 610                 if (!is_root_cache(s))
 611                         continue;
 612
 613                 arr = rcu_dereference_protected(s->memcg_params.memcg_caches,
 614                                                 lockdep_is_held(&slab_mutex));
 615                 c = arr->entries[idx];
 616                 if (!c)
 617                         continue;
 618
 619                 __kmem_cache_shrink(c);
 620                 arr->entries[idx] = NULL;
 621         }
 622         mutex_unlock(&slab_mutex);
 623
 624         put_online_mems();
 625         put_online_cpus();
 626 }
 627
 628 static int __shutdown_memcg_cache(struct kmem_cache *s,
 629                 struct list_head *release, bool *need_rcu_barrier)
 630 {
 631         BUG_ON(is_root_cache(s));
 632
 633         if (shutdown_cache(s, release, need_rcu_barrier))
 634                 return -EBUSY;
 635
 636         list_del(&s->memcg_params.list);
 637         return 0;
 638 }
 639
 640 void memcg_destroy_kmem_caches(struct mem_cgroup *memcg)
 641 {
 642         LIST_HEAD(release);
 643         bool need_rcu_barrier = false;
 644         struct kmem_cache *s, *s2;
 645
 646         get_online_cpus();
 647         get_online_mems();
 648
 649         mutex_lock(&slab_mutex);
 650         list_for_each_entry_safe(s, s2, &slab_caches, list) {
 651                 if (is_root_cache(s) || s->memcg_params.memcg != memcg)
 652                         continue;
 653                 /*
 654                  * The cgroup is about to be freed and therefore has no charges
 655                  * left. Hence, all its caches must be empty by now.
 656                  */
 657                 BUG_ON(__shutdown_memcg_cache(s, &release, &need_rcu_barrier));
 658         }
 659         mutex_unlock(&slab_mutex);
 660
 661         put_online_mems();
 662         put_online_cpus();
 663
 664         release_caches(&release, need_rcu_barrier);
 665 }
 666
 667 static int shutdown_memcg_caches(struct kmem_cache *s,
 668                 struct list_head *release, bool *need_rcu_barrier)
 669 {
 670         struct memcg_cache_array *arr;
 671         struct kmem_cache *c, *c2;
 672         LIST_HEAD(busy);
 673         int i;
 674
 675         BUG_ON(!is_root_cache(s));
 676
 677         /*
 678          * First, shutdown active caches, i.e. caches that belong to online
 679          * memory cgroups.
 680          */
 681         arr = rcu_dereference_protected(s->memcg_params.memcg_caches,
 682                                         lockdep_is_held(&slab_mutex));
 683         for_each_memcg_cache_index(i) {
 684                 c = arr->entries[i];
 685                 if (!c)
 686                         continue;
 687                 if (__shutdown_memcg_cache(c, release, need_rcu_barrier))
 688                         /*
 689                          * The cache still has objects. Move it to a temporary
 690                          * list so as not to try to destroy it for a second
 691                          * time while iterating over inactive caches below.
 692                          */
 693                         list_move(&c->memcg_params.list, &busy);
 694                 else
 695                         /*
 696                          * The cache is empty and will be destroyed soon. Clear
 697                          * the pointer to it in the memcg_caches array so that
 698                          * it will never be accessed even if the root cache
 699                          * stays alive.
 700                          */
 701                         arr->entries[i] = NULL;
 702         }
 703
 704         /*
 705          * Second, shutdown all caches left from memory cgroups that are now
 706          * offline.
 707          */
 708         list_for_each_entry_safe(c, c2, &s->memcg_params.list,
 709                                  memcg_params.list)
 710                 __shutdown_memcg_cache(c, release, need_rcu_barrier);
 711
 712         list_splice(&busy, &s->memcg_params.list);
 713
 714         /*
 715          * A cache being destroyed must be empty. In particular, this means
 716          * that all per memcg caches attached to it must be empty too.
 717          */
 718         if (!list_empty(&s->memcg_params.list))
 719                 return -EBUSY;
 720         return 0;
 721 }
 722 #else
 723 static inline int shutdown_memcg_caches(struct kmem_cache *s,
 724                 struct list_head *release, bool *need_rcu_barrier)
 725 {
 726         return 0;
 727 }
 728 #endif /* CONFIG_MEMCG && !CONFIG_SLOB */
 729
 730 void slab_kmem_cache_release(struct kmem_cache *s)
 731 {
 732         __kmem_cache_release(s);
 733         destroy_memcg_params(s);
 734         kfree_const(s->name);
 735         kmem_cache_free(kmem_cache, s);
 736 }
 737
 738 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *s)
 739 {
 740         LIST_HEAD(release);
 741         bool need_rcu_barrier = false;
 742         int err;
 743
 744         if (unlikely(!s))
 745                 return;
 746
 747         get_online_cpus();
 748         get_online_mems();
 749
 750         kasan_cache_destroy(s);
 751         mutex_lock(&slab_mutex);
 752
 753         s->refcount--;
 754         if (s->refcount)
 755                 goto out_unlock;
 756
 757         err = shutdown_memcg_caches(s, &release, &need_rcu_barrier);
 758         if (!err)
 759                 err = shutdown_cache(s, &release, &need_rcu_barrier);
 760
 761         if (err) {
 762                 pr_err("kmem_cache_destroy %s: Slab cache still has objects\n",
 763                        s->name);
 764                 dump_stack();
 765         }
 766 out_unlock:
 767         mutex_unlock(&slab_mutex);
 768
 769         put_online_mems();
 770         put_online_cpus();
 771
 772         release_caches(&release, need_rcu_barrier);
 773 }
 774 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
 775
 776 /**
 777  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
 778  * @cachep: The cache to shrink.
 779  *
 780  * Releases as many slabs as possible for a cache.
 781  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
 782  */
 783 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
 784 {
 785         int ret;
 786
 787         get_online_cpus();
 788         get_online_mems();
 789         kasan_cache_shrink(cachep);
 790         ret = __kmem_cache_shrink(cachep);
 791         put_online_mems();
 792         put_online_cpus();
 793         return ret;
 794 }
 795 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
 796
 797 bool slab_is_available(void)
 798 {
 799         return slab_state >= UP;
 800 }
 801
 802 #ifndef CONFIG_SLOB
 803 /* Create a cache during boot when no slab services are available yet */
 804 void __init create_boot_cache(struct kmem_cache *s, const char *name, size_t size,
 805                 unsigned long flags)
 806 {
 807         int err;
 808
 809         s->name = name;
 810         s->size = s->object_size = size;
 811         s->align = calculate_alignment(flags, ARCH_KMALLOC_MINALIGN, size);
 812
 813         slab_init_memcg_params(s);
 814
 815         err = __kmem_cache_create(s, flags);
 816
 817         if (err)
 818                 panic("Creation of kmalloc slab %s size=%zu failed. Reason %d\n",
 819                                         name, size, err);
 820
 821         s->refcount = -1;       /* Exempt from merging for now */
 822 }
 823
 824 struct kmem_cache *__init create_kmalloc_cache(const char *name, size_t size,
 825                                 unsigned long flags)
 826 {
 827         struct kmem_cache *s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
 828
 829         if (!s)
 830                 panic("Out of memory when creating slab %s\n", name);
 831
 832         create_boot_cache(s, name, size, flags);
 833         list_add(&s->list, &slab_caches);
 834         s->refcount = 1;
 835         return s;
 836 }
 837
 838 struct kmem_cache *kmalloc_caches[KMALLOC_SHIFT_HIGH + 1];
 839 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
 840
 841 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 842 struct kmem_cache *kmalloc_dma_caches[KMALLOC_SHIFT_HIGH + 1];
 843 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_dma_caches);
 844 #endif
 845
 846 /*
 847  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
 848  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
 849  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
 850  * fls.
 851  */
 852 static s8 size_index[24] = {
 853         3,      /* 8 */
 854         4,      /* 16 */
 855         5,      /* 24 */
 856         5,      /* 32 */
 857         6,      /* 40 */
 858         6,      /* 48 */
 859         6,      /* 56 */
 860         6,      /* 64 */
 861         1,      /* 72 */
 862         1,      /* 80 */
 863         1,      /* 88 */
 864         1,      /* 96 */
 865         7,      /* 104 */
 866         7,      /* 112 */
 867         7,      /* 120 */
 868         7,      /* 128 */
 869         2,      /* 136 */
 870         2,      /* 144 */
 871         2,      /* 152 */
 872         2,      /* 160 */
 873         2,      /* 168 */
 874         2,      /* 176 */
 875         2,      /* 184 */
 876         2       /* 192 */
 877 };
 878
 879 static inline int size_index_elem(size_t bytes)
 880 {
 881         return (bytes - 1) / 8;
 882 }
 883
 884 /*
 885  * Find the kmem_cache structure that serves a given size of
 886  * allocation
 887  */
 888 struct kmem_cache *kmalloc_slab(size_t size, gfp_t flags)
 889 {
 890         int index;
 891
 892         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_SIZE)) {
 893                 WARN_ON_ONCE(!(flags & __GFP_NOWARN));
 894                 return NULL;
 895         }
 896
 897         if (size <= 192) {
 898                 if (!size)
 899                         return ZERO_SIZE_PTR;
 900
 901                 index = size_index[size_index_elem(size)];
 902         } else
 903                 index = fls(size - 1);
 904
 905 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 906         if (unlikely((flags & GFP_DMA)))
 907                 return kmalloc_dma_caches[index];
 908
 909 #endif
 910         return kmalloc_caches[index];
 911 }
 912
 913 /*
 914  * kmalloc_info[] is to make slub_debug=,kmalloc-xx option work at boot time.
 915  * kmalloc_index() supports up to 2^26=64MB, so the final entry of the table is
 916  * kmalloc-67108864.
 917  */
 918 static struct {
 919         const char *name;
 920         unsigned long size;
 921 } const kmalloc_info[] __initconst = {
 922         {NULL,                      0},         {"kmalloc-96",             96},
 923         {"kmalloc-192",           192},         {"kmalloc-8",               8},
 924         {"kmalloc-16",             16},         {"kmalloc-32",             32},
 925         {"kmalloc-64",             64},         {"kmalloc-128",           128},
 926         {"kmalloc-256",           256},         {"kmalloc-512",           512},
 927         {"kmalloc-1024",         1024},         {"kmalloc-2048",         2048},
 928         {"kmalloc-4096",         4096},         {"kmalloc-8192",         8192},
 929         {"kmalloc-16384",       16384},         {"kmalloc-32768",       32768},
 930         {"kmalloc-65536",       65536},         {"kmalloc-131072",     131072},
 931         {"kmalloc-262144",     262144},         {"kmalloc-524288",     524288},
 932         {"kmalloc-1048576",   1048576},         {"kmalloc-2097152",   2097152},
 933         {"kmalloc-4194304",   4194304},         {"kmalloc-8388608",   8388608},
 934         {"kmalloc-16777216", 16777216},         {"kmalloc-33554432", 33554432},
 935         {"kmalloc-67108864", 67108864}
 936 };
 937
 938 /*
 939  * Patch up the size_index table if we have strange large alignment
 940  * requirements for the kmalloc array. This is only the case for
 941  * MIPS it seems. The standard arches will not generate any code here.
 942  *
 943  * Largest permitted alignment is 256 bytes due to the way we
 944  * handle the index determination for the smaller caches.
 945  *
 946  * Make sure that nothing crazy happens if someone starts tinkering
 947  * around with ARCH_KMALLOC_MINALIGN
 948  */
 949 void __init setup_kmalloc_cache_index_table(void)
 950 {
 951         int i;
 952
 953         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 256 ||
 954                 (KMALLOC_MIN_SIZE & (KMALLOC_MIN_SIZE - 1)));
 955
 956         for (i = 8; i < KMALLOC_MIN_SIZE; i += 8) {
 957                 int elem = size_index_elem(i);
 958
 959                 if (elem >= ARRAY_SIZE(size_index))
 960                         break;
 961                 size_index[elem] = KMALLOC_SHIFT_LOW;
 962         }
 963
 964         if (KMALLOC_MIN_SIZE >= 64) {
 965                 /*
 966                  * The 96 byte size cache is not used if the alignment
 967                  * is 64 byte.
 968                  */
 969                 for (i = 64 + 8; i <= 96; i += 8)
 970                         size_index[size_index_elem(i)] = 7;
 971
 972         }
 973
 974         if (KMALLOC_MIN_SIZE >= 128) {
 975                 /*
 976                  * The 192 byte sized cache is not used if the alignment
 977                  * is 128 byte. Redirect kmalloc to use the 256 byte cache
 978                  * instead.
 979                  */
 980                 for (i = 128 + 8; i <= 192; i += 8)
 981                         size_index[size_index_elem(i)] = 8;
 982         }
 983 }
 984
 985 static void __init new_kmalloc_cache(int idx, unsigned long flags)
 986 {
 987         kmalloc_caches[idx] = create_kmalloc_cache(kmalloc_info[idx].name,
 988                                         kmalloc_info[idx].size, flags);
 989 }
 990
 991 /*
 992  * Create the kmalloc array. Some of the regular kmalloc arrays
 993  * may already have been created because they were needed to
 994  * enable allocations for slab creation.
 995  */
 996 void __init create_kmalloc_caches(unsigned long flags)
 997 {
 998         int i;
 999
1000         for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++) {
1001                 if (!kmalloc_caches[i])
1002                         new_kmalloc_cache(i, flags);
1003
1004                 /*
1005                  * Caches that are not of the two-to-the-power-of size.
1006                  * These have to be created immediately after the
1007                  * earlier power of two caches
1008                  */
1009                 if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 32 && !kmalloc_caches[1] && i == 6)
1010                         new_kmalloc_cache(1, flags);
1011                 if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 64 && !kmalloc_caches[2] && i == 7)
1012                         new_kmalloc_cache(2, flags);
1013         }
1014
1015         /* Kmalloc array is now usable */
1016         slab_state = UP;
1017
1018 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
1019         for (i = 0; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++) {
1020                 struct kmem_cache *s = kmalloc_caches[i];
1021
1022                 if (s) {
1023                         int size = kmalloc_size(i);
1024                         char *n = kasprintf(GFP_NOWAIT,
1025                                  "dma-kmalloc-%d", size);
1026
1027                         BUG_ON(!n);
1028                         kmalloc_dma_caches[i] = create_kmalloc_cache(n,
1029                                 size, SLAB_CACHE_DMA | flags);
1030                 }
1031         }
1032 #endif
1033 }
1034 #endif /* !CONFIG_SLOB */
1035
1036 /*
1037  * To avoid unnecessary overhead, we pass through large allocation requests
1038  * directly to the page allocator. We use __GFP_COMP, because we will need to
1039  * know the allocation order to free the pages properly in kfree.
1040  */
1041 void *kmalloc_order(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
1042 {
1043         void *ret;
1044         struct page *page;
1045
1046         flags |= __GFP_COMP;
1047         page = alloc_pages(flags, order);
1048         ret = page ? page_address(page) : NULL;
1049         kmemleak_alloc(ret, size, 1, flags);
1050         kasan_kmalloc_large(ret, size, flags);
1051         return ret;
1052 }
1053 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order);
1054
1055 #ifdef CONFIG_TRACING
1056 void *kmalloc_order_trace(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
1057 {
1058         void *ret = kmalloc_order(size, flags, order);
1059         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, PAGE_SIZE << order, flags);
1060         return ret;
1061 }
1062 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order_trace);
1063 #endif
1064
1065 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
1066 /* Randomize a generic freelist */
1067 static void freelist_randomize(struct rnd_state *state, unsigned int *list,
1068                         size_t count)
1069 {
1070         size_t i;
1071         unsigned int rand;
1072
1073         for (i = 0; i < count; i++)
1074                 list[i] = i;
1075
1076         /* Fisher-Yates shuffle */
1077         for (i = count - 1; i > 0; i--) {
1078                 rand = prandom_u32_state(state);
1079                 rand %= (i + 1);
1080                 swap(list[i], list[rand]);
1081         }
1082 }
1083
1084 /* Create a random sequence per cache */
1085 int cache_random_seq_create(struct kmem_cache *cachep, unsigned int count,
1086                                     gfp_t gfp)
1087 {
1088         struct rnd_state state;
1089
1090         if (count < 2 || cachep->random_seq)
1091                 return 0;
1092
1093         cachep->random_seq = kcalloc(count, sizeof(unsigned int), gfp);
1094         if (!cachep->random_seq)
1095                 return -ENOMEM;
1096
1097         /* Get best entropy at this stage of boot */
1098         prandom_seed_state(&state, get_random_long());
1099
1100         freelist_randomize(&state, cachep->random_seq, count);
1101         return 0;
1102 }
1103
1104 /* Destroy the per-cache random freelist sequence */
1105 void cache_random_seq_destroy(struct kmem_cache *cachep)
1106 {
1107         kfree(cachep->random_seq);
1108         cachep->random_seq = NULL;
1109 }
1110 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
1111
1112 #ifdef CONFIG_SLABINFO
1113
1114 #ifdef CONFIG_SLAB
1115 #define SLABINFO_RIGHTS (S_IWUSR | S_IRUSR)
1116 #else
1117 #define SLABINFO_RIGHTS S_IRUSR
1118 #endif
1119
1120 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
1121 {
1122         /*
1123          * Output format version, so at least we can change it
1124          * without _too_ many complaints.
1125          */
1126 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
1127         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1 (statistics)\n");
1128 #else
1129         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
1130 #endif
1131         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> <objperslab> <pagesperslab>");
1132         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
1133         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
1134 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
1135         seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped> <error> <maxfreeable> <nodeallocs> <remotefrees> <alienoverflow>");
1136         seq_puts(m, " : cpustat <allochit> <allocmiss> <freehit> <freemiss>");
1137 #endif
1138         seq_putc(m, '\n');
1139 }
1140
1141 void *slab_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
1142 {
1143         mutex_lock(&slab_mutex);
1144         return seq_list_start(&slab_caches, *pos);
1145 }
1146
1147 void *slab_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
1148 {
1149         return seq_list_next(p, &slab_caches, pos);
1150 }
1151
1152 void slab_stop(struct seq_file *m, void *p)
1153 {
1154         mutex_unlock(&slab_mutex);
1155 }
1156
1157 static void
1158 memcg_accumulate_slabinfo(struct kmem_cache *s, struct slabinfo *info)
1159 {
1160         struct kmem_cache *c;
1161         struct slabinfo sinfo;
1162
1163         if (!is_root_cache(s))
1164                 return;
1165
1166         for_each_memcg_cache(c, s) {
1167                 memset(&sinfo, 0, sizeof(sinfo));
1168                 get_slabinfo(c, &sinfo);
1169
1170                 info->active_slabs += sinfo.active_slabs;
1171                 info->num_slabs += sinfo.num_slabs;
1172                 info->shared_avail += sinfo.shared_avail;
1173                 info->active_objs += sinfo.active_objs;
1174                 info->num_objs += sinfo.num_objs;
1175         }
1176 }
1177
1178 static void cache_show(struct kmem_cache *s, struct seq_file *m)
1179 {
1180         struct slabinfo sinfo;
1181
1182         memset(&sinfo, 0, sizeof(sinfo));
1183         get_slabinfo(s, &sinfo);
1184
1185         memcg_accumulate_slabinfo(s, &sinfo);
1186
1187         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
1188                    cache_name(s), sinfo.active_objs, sinfo.num_objs, s->size,
1189                    sinfo.objects_per_slab, (1 << sinfo.cache_order));
1190
1191         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
1192                    sinfo.limit, sinfo.batchcount, sinfo.shared);
1193         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
1194                    sinfo.active_slabs, sinfo.num_slabs, sinfo.shared_avail);
1195         slabinfo_show_stats(m, s);
1196         seq_putc(m, '\n');
1197 }
1198
1199 static int slab_show(struct seq_file *m, void *p)
1200 {
1201         struct kmem_cache *s = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
1202
1203         if (p == slab_caches.next)
1204                 print_slabinfo_header(m);
1205         if (is_root_cache(s))
1206                 cache_show(s, m);
1207         return 0;
1208 }
1209
1210 #if defined(CONFIG_MEMCG) && !defined(CONFIG_SLOB)
1211 int memcg_slab_show(struct seq_file *m, void *p)
1212 {
1213         struct kmem_cache *s = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
1214         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(seq_css(m));
1215
1216         if (p == slab_caches.next)
1217                 print_slabinfo_header(m);
1218         if (!is_root_cache(s) && s->memcg_params.memcg == memcg)
1219                 cache_show(s, m);
1220         return 0;
1221 }
1222 #endif
1223
1224 /*
1225  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
1226  *
1227  * Output layout:
1228  * cache-name
1229  * num-active-objs
1230  * total-objs
1231  * object size
1232  * num-active-slabs
1233  * total-slabs
1234  * num-pages-per-slab
1235  * + further values on SMP and with statistics enabled
1236  */
1237 static const struct seq_operations slabinfo_op = {
1238         .start = slab_start,
1239         .next = slab_next,
1240         .stop = slab_stop,
1241         .show = slab_show,
1242 };
1243
1244 static int slabinfo_open(struct inode *inode, struct file *file)
1245 {
1246         return seq_open(file, &slabinfo_op);
1247 }
1248
1249 static const struct file_operations proc_slabinfo_operations = {
1250         .open           = slabinfo_open,
1251         .read           = seq_read,
1252         .write          = slabinfo_write,
1253         .llseek         = seq_lseek,
1254         .release        = seq_release,
1255 };
1256
1257 static int __init slab_proc_init(void)
1258 {
1259         proc_create("slabinfo", SLABINFO_RIGHTS, NULL,
1260                                                 &proc_slabinfo_operations);
1261         return 0;
1262 }
1263 module_init(slab_proc_init);
1264 #endif /* CONFIG_SLABINFO */
1265
1266 static __always_inline void *__do_krealloc(const void *p, size_t new_size,
1267                                            gfp_t flags)
1268 {
1269         void *ret;
1270         size_t ks = 0;
1271
1272         if (p)
1273                 ks = ksize(p);
1274
1275         if (ks >= new_size) {
1276                 kasan_krealloc((void *)p, new_size, flags);
1277                 return (void *)p;
1278         }
1279
1280         ret = kmalloc_track_caller(new_size, flags);
1281         if (ret && p)
1282                 memcpy(ret, p, ks);
1283
1284         return ret;
1285 }
1286
1287 /**
1288  * __krealloc - like krealloc() but don't free @p.
1289  * @p: object to reallocate memory for.
1290  * @new_size: how many bytes of memory are required.
1291  * @flags: the type of memory to allocate.
1292  *
1293  * This function is like krealloc() except it never frees the originally
1294  * allocated buffer. Use this if you don't want to free the buffer immediately
1295  * like, for example, with RCU.
1296  */
1297 void *__krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
1298 {
1299         if (unlikely(!new_size))
1300                 return ZERO_SIZE_PTR;
1301
1302         return __do_krealloc(p, new_size, flags);
1303
1304 }
1305 EXPORT_SYMBOL(__krealloc);
1306
1307 /**
1308  * krealloc - reallocate memory. The contents will remain unchanged.
1309  * @p: object to reallocate memory for.
1310  * @new_size: how many bytes of memory are required.
1311  * @flags: the type of memory to allocate.
1312  *
1313  * The contents of the object pointed to are preserved up to the
1314  * lesser of the new and old sizes.  If @p is %NULL, krealloc()
1315  * behaves exactly like kmalloc().  If @new_size is 0 and @p is not a
1316  * %NULL pointer, the object pointed to is freed.
1317  */
1318 void *krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
1319 {
1320         void *ret;
1321
1322         if (unlikely(!new_size)) {
1323                 kfree(p);
1324                 return ZERO_SIZE_PTR;
1325         }
1326
1327         ret = __do_krealloc(p, new_size, flags);
1328         if (ret && p != ret)
1329                 kfree(p);
1330
1331         return ret;
1332 }
1333 EXPORT_SYMBOL(krealloc);
1334
1335 /**
1336  * kzfree - like kfree but zero memory
1337  * @p: object to free memory of
1338  *
1339  * The memory of the object @p points to is zeroed before freed.
1340  * If @p is %NULL, kzfree() does nothing.
1341  *
1342  * Note: this function zeroes the whole allocated buffer which can be a good
1343  * deal bigger than the requested buffer size passed to kmalloc(). So be
1344  * careful when using this function in performance sensitive code.
1345  */
1346 void kzfree(const void *p)
1347 {
1348         size_t ks;
1349         void *mem = (void *)p;
1350
1351         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(mem)))
1352                 return;
1353         ks = ksize(mem);
1354         memset(mem, 0, ks);
1355         kfree(mem);
1356 }
1357 EXPORT_SYMBOL(kzfree);
1358
1359 /* Tracepoints definitions. */
1360 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmalloc);
1361 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
1362 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmalloc_node);
1363 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
1364 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kfree);
1365 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_free);